Ett brittiskt stort forskargrupp, ledd av University of St Andrews, har utvecklat ett innovativt nytt sätt att optiskt avbilda genom vävnad, som skulle kunna möjliggöra en mer detaljerad förståelse och diagnos av de tidiga stadierna av olika sjukdomar, inklusive cancer.

Studien, i samarbete med University of Southampton och Cancer Research UK Edinburgh Center vid University of Edinburgh, publicerad i Vetenskapliga framsteg (Fredag ​​12 oktober), banar väg för att gå från ytlig till funktionell avbildning, transformerande studier inom neurovetenskap.

Förmågan att avbilda objekt har haft en djupgående inverkan inom alla vetenskaper. Dock, som vi vet av vardagens erfarenhet, ljus tränger inte igenom huden eller en bit Sellotape särskilt bra. Ljuset sprids och förvrängs. Detta i sin tur gör det mycket svårt att skapa bilder från djupet av ett prov.

Den innovativa nya metoden som utvecklats av forskargruppen fokuserade korta pulser av mönstrat ljus i tid genom vävnaden. Genom att fokusera i tid, känd som tidsfokusering, mönstren behåller sin form trots spridningen från vävnaden. Dock, detta är inte avbildning. Att föreställa sig, laget samlade bara en bråkdel av returljuset (fluorescens) från provet på en enpunktsdetektor. Det betyder att de inte behövde veta varifrån ljuset kom ifrån provet. Genom att helt enkelt summera de mönster som projiceras på provet viktade med intensiteten som registrerats för returljuset, laget kunde bilda en trogen bild. Avgörande skapades denna bild utan att någonsin ha någon specifik kunskap om själva vävnaden.

Möjligheten att se djupare in i vävnad med ljus är för närvarande ett av de hetaste ämnena inom bildbehandling. De potentiella tillämpningarna av forskningsresultaten kan ha omfattande konsekvenser för att underlätta biomedicinsk analys och tidig upptäckt av sjukdomar, inklusive att främja vår förståelse av neurovetenskap och degenerativa hjärnsjukdomar.

Forskare Adrià Escobet-Montalbán, Marie Curie-stipendiat från University of St Andrews School of Physics and Astronomy, sade:"Vårt tillvägagångssätt visar ett innovativt sätt att ta itu med ett mångårigt problem inom bildbehandling. Det är spännande att se svaret vi har fått från det internationella samfundet eftersom många människor trodde att det vi har gjort är omöjligt med ljus."

Professor Kishan Dholakia, från University of St Andrews School of Physics and Astronomy tillade:"Detta är ett genombrott i tid och jag hoppas att det leder till nya sätt att tänka på bildbehandling på djupet."

Papperet "Wide-field multiphoton imaging through scattering media without correction" publiceras i Vetenskapliga framsteg .